Солнечный водонагреватель своими руками

Особенности конструкции солнечного коллектора

Схема устройства солнечного коллектора.

Инструменты и материалы, которые необходимы для работы:

• резиновый или полиэтиленовый шланг, диаметром от 20 мм;
• деревянные брусья для создания каркаса;
• оконное стекло;
• пенопласт для утепления;
• краны;
• емкость для воды, бойлер;
• хомуты;
• пила по дереву;
• отвертка и гаечные ключи;
• стеклорез.

Чтобы сделать солнечный водонагреватель, лучше использовать резиновый или армированный шланг диаметром не менее 20 мм и толщиной стенки от 2,5 мм. Необходимо отдавать предпочтение шлангам черного или темного цвета.

Вода перемещается за счет термосифонного эффекта, поэтому надо, чтобы бойлер был минимум на 60 см выше верхней части коллектора. Надо стараться, чтобы подводящий трубопровод имел минимальную длину.

Для снижения потерь тепла, задняя часть шланга утепляется при помощи пенопласта. Чтобы зафиксировать шланг в виде спирали, надо привязать его к деревянному брусу или трубе.

Необходимо использовать оконное стекло, пленка или органическое стекло в данном случае не подходят. От шланга до стекла должно быть 12-20 мм.

Если планируется использовать солнечный водонагреватель в теплое время, то нужно одинарное стекло. Если в прохладное время, то двойное стекло, в таком случае меньше потери тепла, но больше отражаются солнечные лучи. Чтобы снизить теплопотери, выводы шланга надо изолировать. Если длина трубы до 3 м, то достаточно будет в качестве теплоизоляции использовать пенопропилен, если больше, то используют фольгированный пенополиуретан.

Такой солнечный водонагреватель позволит в летний период экономить до 80% энергии, расходуемой на нагрев горячей воды, а в осенью и весной до 40%. Если пересчитать это в киловатты, то экономия на одного человека за год получится около 400 кВт*час.

Из радиатора холодильника

В сети есть описание самодельного гелиоколлектора с радиатором холодильника. Процесс изготовления в целом описан нами выше, напомним кратко основные моменты:

1. Во внутреннею поверхность плотно закрытого утепленного короба можно ставить отражающий материал (фольгу), но тут он закрепляется на черном резиновом коврике. Это также эффективный вариант, так как темный цвет лучше притягивает лучи, аккумулирует тепло.
2. Внутрь корпуса помещаем змеевик, накрываем стеклом (можно использовать шурупы как упоры), размещаем так, чтобы лучи падали под прямым углом.
3. Подключаем ПП трубами ввод для холодной и выход к баку душа для теплой воды. А также подводка может быть самой элементарной — из гибких, резиновых шлангов.
4. Бак душа — любая подходящая емкость.

Как сделать простой водонагреватель своими руками

Из поликарбоната

Одним из вариантов для создания солнечного водонагревателя для дачи своими руками предполагает использование для конструкции сотовый поликарбонат. Единственным требованием для такого элемента конструкции является светопропускная способность материала. Хотя прочность является одной из важнейших характеристик, она не является основой.

Из тех материалов, что есть в наличии, могут быть использованы пиломатериалы или профильные легкие элементы из металла, которые потребуются для изготовления каркаса устройства. Из медных трубок делаем змеевик, причем желательно в одной плоскости – это и будет ваш абсорбер для водонагревателя, в котором будет происходить циркуляция воды. На концах трубок из меди установите штуцера для соединения подающей трубы и выхода нагретой воды. В роли змеевика можно использовать похожую конструкцию от ненужного холодильника, но лишь в том случае, если параметры змеевика от холодильного оборудования будут определять геометрические размеры устройства в целом.

Из пластика (бутылок)

Такая очень простая система нагрева воды от солнечной энергии допускает ее самостоятельное изготовления из привычных для всех пластиковых бутылок с объемом в 1.5 литра (или любого другого размера, но чтобы се были одинаковыми).

Также важным условием работы для такого устройства считается прочность соединений и герметичность бутылок между собой. Будет идеально, если на донышке бутылки будет просверлено отверстие, которое будет соответствовать диаметру горлышку от бутылки, чтобы получилось вставить одну бутылку в другую. Для крепления допустимо использовать крышки от тех же бутылок, в которых заранее должны быть просверлены отверстия.

В зависимости от того, какое количество бутылок будет собрано для солнечного водонагревателя в виде батареи и количества батарей, получатся геометрические размеры устройства, и на основании них можно будет делать каркас. Как и в предыдущем случае, каркас можно сделать из материалов, которые есть под рукой. После укладывайте слой теплоизоляции  и по возможности затемните приемную поверхность (внутреннюю часть нижней стенка каркаса).

В готовый каркас остается уложить бутылочные батареи, которые будут соединены между собой так, что верхние части батарей будут подключены к подаче холодной жидкости от источника снабжения водой, а нижние к отводной трубе с нагретой водой. Сторона каркаса с «лица» должна быть зашита поликарбонатом, стеклом или любым другим прозрачным материалом, который хорошо пропускает солнечный свет и сохраняет тепло внутри устройства. Для приемлемого уровня нагрева воды требуется установить запорный вентиль на отводную и входную трубу.

Какими бывают солнечные коллекторы, собранные самостоятельно?

Прежде чем приступить к самостоятельному изготовлению гелиоустановки, потребуется заранее подготовить некоторые материалы. Список их в зависимости от выбранного вида и типа может отличаться, но в любом случае потребуются:

Самым главным элементом солнечного коллектора является теплоприемник, или абсорбер, который при самостоятельном изготовлении установки может иметь самый разнообразный, в некоторых случаях даже экзотический внешний вид:

1. самый простой и доступный вариант — использовать для него змеевик вышедшего из строя холодильника;
2. коллектор можно изготовить и из обычного полипропиленового шланга, но такой вариант более подходящим является в условиях дачи, так как вполне способен обеспечить горячей водой в летнее время.

Но изготовление солнечного коллектора из подручных средств, среди которых можно назвать и пластиковые бутылки, способно лишь в некоторой степени решить проблему с производством горячей воды.

Для того чтобы гелиоустановка могла быть использована в качестве альтернативного источника ГВС дома или отопления, ее конструкция, хоть и не отличающаяся особой сложностью, требует большего внимания и, главное, трудозатрат при изготовлении.

Установка

Поскольку оборудование работает от солнечной энергии, то, соответственно, установка обогревателя будет проводиться на открытом воздухе. Монтаж рекомендуют проводить на крышах зданий, на балконах или других архитектурных выступах.

Экран водонагревателя должен быть направлен на юг. Установку проводят под определенным углом к горизонту, который эквивалентен географической широте местности.

Водонагреватель постоянно поглощает энергию и по понятным причинам источник энергии выключить нельзя, поэтому, в случае малого потребления воды, температура застоя может достигать до 300°С.

По этой причине не допускается использование пластиковых и стальных труб с цинковым покрытием. Оптимальными в эксплуатации станут трубопроводы, изготовленные из меди или нержавеющей стали.

Горячий контур солнечного водонагревателя должен иметь теплоизоляцию, это позволит избежать ожогов и возгораний. Следует учесть температурный режим работы оборудования при выборе теплоизоляции и крепежей.

Производители солнечных водонагревателей на корпусе своей продукции указывают точную температуру застоя.
Панели коллектора должны находиться на открытом пространстве, чтобы был открытый доступ к солнечному свету. Необходимо исключить наличие возможных преград.

Чаще всего углом наклона коллектора будет наклон ската крыши. Для того, чтобы эффективность работы водонагревателя приблизить к максимальной, лучше придерживаться рекомендаций и использовать специальный стеллаж, на который будет крепиться коллектор.

Т.е. залогом правильной и эффективной работы оборудования являются всего несколько правил:

• направление на юг;
• правильный угол наклона;
• беспрепятственный доступ к солнечному свету;

Некорректная установка снизит качество работы водонагревателя, а вложенные средства не будут оправданы. Тип нагревателя также может играть роль в способе его установки. При монтаже учитывают тип используемого оборудования.

Пассивная

Подразумевает само собой протекающую абсорбцию и аккумулирование энергии. Солнечная энергия попадает на объект нагрева без контроля этого процесса, т.е. отсутствуют какие-либо механизмы и контролирующие элементы. Это простая система, которая не требует особых затрат. Однако недостатки в том, что водонагреватель работает неравномерно и не на полную мощность.

Самый наглядный пример – это затемненный бак, который размещен над летним душем. В таком пассивном режиме работают одноконтурные системы, в которых применяется процесс естественной циркуляции. Для полноценной работы системы приемный бак размещают выше коллектора, но такой способ установки не всегда удобен. Решить вопрос можно с помощью другого способа работы системы.

Активная

Лишена недостатков пассивной системы. Ее функционирование основано на том, что солнечные лучи благодаря специальным устройствам переходят в тепловую энергию, которая систематически передается нагревательному баку и потребителю. Функционирование такого нагревателя достигается благодаря принудительной циркуляции, которая может поддерживаться в одно- и двухконтурных системах. Также применяют и дополнительно устанавливают двигатели, которые поворачивают панели и насосы, измерительную аппаратуру, а также устройства контроля и управления работой системы.

Как сделать солнечный водонагреватель в домашних условиях?

Предлагаем вашему вниманию подробную инструкцию по изготовлению солнечного бойлера своими руками. Процесс довольно трудоемкий, но результат того стоит.

Для начала вам необходимо подготовить нужные для работы материалы и инструменты. Вам понадобятся:

• Стекло толщиной 3-4 миллиметра;
• Деревянные рейки 20х30 миллиметров;

• Брус размерами 50х50 миллиметров;
• Доски толщиной 20 миллиметров и шириной 150;
• Полоса жести или крепеж для труб;
• Лист OSB или фанера толщиной 10 миллиметров;
• Металлические уголки;
• Мебельные петли;
• Полоса жести или крепеж для труб;
• Утеплитель с металлизированным покрытием;
• Лист оцинкованной жести;
• Минеральная вата;
• Металлические и медные трубы диаметром 10-15 миллиметров и 50 миллиметров.

• Соединительные хомуты и муфты;
• Герметик;
• Черная краска;
• Резиновый уплотнитель для дверей и окон;
• Аквамаркеры;
• Пластиковая бочка или металлический бак объемом 200-250 литров.

Как только все необходимое для работы было подготовлено, можно приступать непосредственно к изготовлению солнечного водонагревателя. Сам процесс разделен на четыре этапа, далее о которых мы поговорим более подробно.

Этап 1. Изготовление короба

В начале всего процесса нужно сделать корпус для будущего водонагревателя. Делать это следует, исходя из такой последовательности действий:

• Из приготовленных досок соберите короб нужного вам размера.
• Дно корпуса зашейте листом фанеры или OSB.

• По окончании сборки короба все стыки и щели загерметизируйте.
• Внутреннюю часть корпуса оклейте теплоотражателем. Таким образом вы избежите потери тепла.
• Обложите все поверхности слоем минеральной ваты.
• Готовый слой теплоизоляции закройте поверху жестяными листами и все щели обработайте герметиком.
• Внутреннюю поверхность корпуса обработайте черной краской.
• Установите раму для остекления из деревянных рамок. Для этого рейки нарежьте нужными вам размерами и соедините их, используя металлические уголки для этих целей.
• С обеих сторон рамы установите стекло, предварительно обработав одну четвертую реек уплотнительным материалом жидкой консистенции.
• Прикрепите раму к основанию корпуса с помощью мебельных петель.
• На торцы корпуса приклейте полосы резинового уплотнителя.
• Прогрунтуйте и покрасьте все наружные поверхности корпуса водонагревателя.

Вот и все, сборка корпуса завершена. Теперь можно смело переходить к следующему этапу.

Этап 2. Изготовление радиатора

Сделать радиатор для солнечного водонагревателя можно, соблюдая следующий ход действий:

1. Подготовьте два отрезка трубы диаметром 20-25 миллиметров и нужной вам длины.
2. В трубе большим диаметром просверлите отверстия с расстоянием около 10 сантиметров друг от друга.
3. Вставьте отрезки ранее подготовленных труб в отверстия таким образом, чтобы с обратной стороны торцы выходили на 5 миллиметров.
4. Заварите или запаяйте соединения.
5. По диагонали к торцам труб диаметром 50 миллиметров приварите резьбовые изгибы для внешних подключений. Остальные торцы нужно заглушить.
6. Окрасьте радиатор черной термостойкой краской в несколько слоев.

Этап 3. Монтаж коллектора

Непосредственно перед монтажом радиатора в короб вначале нужно наметить места в его стенках, сквозь которые и будут проходить отводы для подсоединения труб подачи и отбора воды. После этого:

1. По этим меткам просверливают отверстия нужного диаметра.
2. Далее устанавливают радиатор в корпус вплотную к днищу и фиксируют его вдоль по всей длине каждого элемента. Делать это следует в 4-5 местах с помощью полосок жести или другого предназначенного для этих целей крепежа.
3. Теперь корпус коллектора накрывают рамой и жестко фиксируют саморезами или уголками.
4. Далее все щели герметизируются.

Финальный этап. Обустройство и подключение солнечного водонагревателя:

• В емкость, которую вы собираетесь использовать в качестве теплоаккумулятора, врежьте резьбовые отводы. Одну точку нужно сделать внизу емкости для подачи холодной воды, а вторую — устроить в верхней части для нагретой жидкости.
• После — емкость необходимо утеплить, используя для этих целей минеральную или каменную вату, а также другой теплоизоляционный материал.

• На 0,5-0,8 метров выше бака монтируется аквакамера в комплекте с поплавковым клапаном для того, чтобы постоянно создавалось постоянное небольшое давление в системе. Кроме того, для монтажа напорного трубопровода от водопровода до аквакамеры следует использовать половину одной трубы.
• После полного наполнения емкости из дренажного отверстия аквакамеры будет литься вода. Далее можно включить подачу воды из водопровода и наполнить бак.

Вот и все, ваш солнечный водонагреватель готов!

Разновидности солнечных водонагревателей

Теперь поговорим о разновидностях солнечных водонагревателей. Они классифицируются по различным конструктивным особенностям.

К примеру, по типу циркуляции теплоносителя различают следующие водонагреватели:

• С естественной циркуляцией;
• С принудительной.

В первом случае вода циркулирует благодаря своим физическим свойствам. При нагреве она увеличивается в объёме, плотность у неё снижается. В результате жидкость по трубкам поднимается вверх, а на её место поступает холодная вода. Для прохождения естественной циркуляции резервуар должен находиться сверху коллектора, а это не всегда удобно.

Во втором случае накопительный резервуар устанавливается в подвальном помещении, а принудительная циркуляция обеспечивается специальными насосами. При такой организации роль теплоносителя может выполнять масло. Оно очень хорошо справляется с этой функцией.

Водонагреватели можно классифицировать по конструкции коллектора:

• Вакуумные. Теплоноситель находится в трубке, которая запаяна в вакуумной колбе. Эта колба выполнена из кварцевого стекла пропускающего солнечное тепло, а также ультрафиолет. Это очень эффективные конструкции, где потери тепла минимальны. Если в качестве теплоносителя используется вода, то нагрев происходит до кипения. Если там будет масло, то его можно разогреть до 200─300 градусов. Практически все вакуумные водонагреватели фабричные и стоят довольно дорого;
• Панельные. Конструкция самая простая. Коллектор выкрашен в чёрный цвет, помещён в корпус с теплоизоляцией и герметично закрыт стеклом, пластиком, поликарбонатом и т. п. Эффективность оставляет желать лучшего. Это объясняется тем, что жидкость теряет некоторую часть тепла при прохождении коллектор. Эти потери обычно весьма ощутимы. Панельные солнечные водонагреватели хорошо подходят для регионов, где высокая солнечная инсоляция.

Солнечный водонагреватель с замкнутым контуром

Кроме того, водонагреватели можно классифицировать по типу контура:

• Разомкнутый контур. Такая конструкция используется при организации подачи горячей воды в жилой дом. В роли теплоносителя выступает вода, которая после нагрева уже не попадает обратно в коллектор. Она расходуется на бытовые нужды;
• Один замкнутый контур. Применяется при отоплении жилого дома. В этом случае теплоноситель из водонагревателя подмешивается к другой жидкости (возможно, не вода), которая была нагрета в основном котле. В замкнутом контуре теплоноситель после нагрева проходит систему отопления и снова возвращается в коллектор;
• Два замкнутых контура. Такие водонагреватели являются универсальными и самыми эффективными. Такую систему можно использовать для выработки горячей воды или отопления круглый год. Нагревшись в коллекторе, теплоноситель идёт в теплообменник и передаёт тепло во второй контур. И уже теплоноситель в этом втором контуре расходуется в качестве горячей воды или для отопления дома.

Теплоноситель также может быть различным. Чаще всего используются вода, антифриз, масло. Можно ещё подразделить водонагреватели по общему принципу работы на пассивные и активные системы.

• Пассивный. Абсорбция и накопление энергии происходят сами собой без всяких механизмов контроля. Подобные системы просты и не требуют серьёзных вложений. За это приходится расплачиваться неравномерной работой и скачками мощности. Примером может служить бак над летним душем, который выкрашен в чёрный цвет. Обычно так работают системы с одним контуром. Здесь приёмный бак должен находиться над коллектором;
• Активный. Здесь нет минусов пассивного водонагревателя. Здесь солнечная энергия преобразуется в тепловую и периодически передаётся в накопительную ёмкость, бойлер или напрямую потребителям. Стабильная работа достигается благодаря системе принудительной циркуляции. Эта схема работает в системах с одним и двумя контурами. В таких системах часто можно видеть насосы, панели, измерительные приборы и т. п.

Принцип работы солнечных нагревателей

Прежде чем браться за изготовление самодельной гелиосистемы, стоит изучить устройство солнечных коллекторов заводского изготовления – воздушных и водяных. Первые используются для прямого отопления помещений, вторые применяются в качестве нагревателей воды либо незамерзающего теплоносителя — антифриза.

Справка. Воздушные установки не слишком популярны из-за ограниченной функциональности. Водонагревательные гелиоколлекторы более востребованы, поскольку могут обеспечивать работу отопления, ГВС, поднимать температуру в открытых бассейнах.

Главный элемент гелиосистемы – сам солнечный коллектор, предлагаемый в 3 вариантах исполнения:

1. Плоский водяной нагреватель. Представляет собой герметичный короб, утепленный снизу. Внутри расположен тепловой приемник (абсорбер) из металлического листа, на котором закреплен медный змеевик. Сверху элемент закрыт прочным стеклом.
2. Конструкция воздухонагревательного коллектора аналогична предыдущему варианту, только по трубкам вместо теплоносителя циркулирует воздух, нагнетаемый вентилятором.
3. Устройство трубчатого вакуумного коллектора кардинально отличается от плоских моделей. Аппарат состоит из прочных стеклянных колб, куда помещены медные трубки. Их концы подсоединяются к 2 магистралям – подающей и обратной, воздух из колб откачан.

Дополнение. Существует и другая разновидность вакуумных водяных нагревателей, где стеклянные колбы наглухо запаяны и наполнены специальным веществом, испаряющимся при невысокой температуре. При испарении газ поглощает большое количество теплоты, передаваемое воде. В процессе теплообмена вещество снова конденсируется и стекает на дно колбы, как показано на картинке.

Устройство вакуумной трубки прямого нагрева (слева) и колбы, работающей за счет испарения / конденсации жидкости

Перечисленные типы коллекторов используют принцип прямой передачи теплоты солнечного облучения (иначе – инсоляции) протекающей жидкости или воздуху. Плоский водонагреватель работает так:

1. Через медный теплообменник со скоростью 0.3—0.8 м/с движется вода либо антифриз, прокачиваемый циркуляционным насосом (хотя бывают и самотечные модели для уличного душа).
2. Лучи солнца разогревают абсорбирующий лист и плотно соединенную с ним трубу змеевика. Температура протекающего теплоносителя поднимается на 15—80 градусов в зависимости от сезона, времени суток и уличной погоды.
3. Чтобы исключить тепловые потери, дно и боковые поверхности корпуса утеплены пенополиуретаном либо экструзионным пенополистиролом.
4. Прозрачное верхнее стекло выполняет 3 функции: защищает селективное покрытие абсорбера, не позволяет ветру обдувать змеевик и создает герметичную воздушную прослойку, удерживающую тепло.
5. Горячий теплоноситель поступает в теплообменник накопительного бака – буферной емкости или бойлера косвенного нагрева.

Поскольку температура воды в контуре аппарата колеблется вместе с изменением времен года и суток, солнечный коллектор не может использоваться для отопления и ГВС напрямую. Полученная от солнца энергия передается основному теплоносителю через змеевик бака — аккумулятора (бойлера).

Исключение – гелиоустановки для бассейнов, нагревающие воду резервуара напрямую либо через простой теплообменник.

Эффективность трубчатых аппаратов повышена за счет вакуума и внутренней отражающей стенки в каждой колбе. Лучи солнца свободно проходят сквозь безвоздушную прослойку и греют медную трубку с антифризом, но тепло не может преодолеть вакуум и выйти наружу, поэтому потери минимальны. Другая часть излучения попадает в отражатель и фокусируется на водяной магистрали. По заверениям производителей, КПД установки достигает 80%.

Принцип работы и устройство солнечного нагревателя

Солнце светит круглый год, к тому же за эту энергию никто денег не берет. Как обернуть ее себе во благо? Изготовить бойлер на солнечных батареях. Эффективность его работы зависит от региона: чем больше лучей проникает на землю, тем лучше греет прибор. Если брать заводские устройства, то их мощность подходит даже для отопления.

Как устроены промышленные солнечные нагреватели? Они состоят из:

• Коллектора — емкость, через которую течет прогреваемая вода.
• Трубок из кварцевого стекла со шлангами внутри (в них находится рабочее тело — вещество, превращающееся в пар). Именно кварц пропускает УФ-лучи для оптимального нагрева воды даже в облачную погоду. В трубках вакуум, поэтому они прекрасно сохраняют тепло.
• Насоса или других приспособлений для создания напора. Некоторые безнапорные модели работают по принципу конвекции.
• Трубопровода.
• Накопительного бака.

Как работают заводские вакуумные установки:

• Внутри трубок находится рабочее тело. Под воздействием солнечных лучей оно превращается в пар и поднимается вверх, нагревая, таким образом, бак с водой.
• Если водонагреватель накопительный, то с помощью змеевика подключается к бойлеру в доме или квартире.

Конструкция плоского нагревателя:

• Состоит из прямоугольного корпуса, задняя стенка которого покрывается теплоизоляционным материалом.
• К корпусу крепится медный змеевик. Он подключается к баку.
• Вода циркулирует под действием конвекции либо насоса.
• Пластина окрашивается в черный цвет и сверху защищается стеклом.

Такой вариант дешевле вакуумного, однако эффективность его тоже ниже, особенно в облачную погоду.

Разновидности солнечных нагревателей

Кроме указанных выше, есть устройства попроще. Делятся на два типа в зависимости от подачи воды:

Активные. Вода циркулирует по системе с помощью насоса, клапана, коллектора. Бывают открытого и закрытого типа. Последние содержат внутри антифриз, который не позволяет замерзать воде даже в минус.

Пассивные. Имеют небольшую производительность и действуют безнапорным способом.

Также солнечные водонагреватели (СВ) бывают проточными и накопительными. Самодельный бойлер можно использовать для летнего душа, для бассейна, для бани и других нужд.

Как нагреть воду солнцем: самодельное устройство

Самый простой солнечный водонагреватель состоит из корпуса, абсорбера (поглотителя), теплообменника и прозрачного материала — поликарбоната либо стекла. Если установку сделать правильно, то насоса не потребуется. Теплая жидкость будет поступать вверх, вытесняя холодную.

Для работы потребуется раздобыть или приготовить:

• строганую доску 30-150 мм для рамы;
• водостойкую фанеру (пластик) для задней стенки;
• алюминиевую фольгу для отражающей поверхности, альтернатива — лист оцинкованной стали либо меди;
• радиатор от холодильника (или стальной отопительный прибор);
• поликарбонат (монолит либо сотовый, толщина 4 мм) или стекло;
• уплотнитель для поликарбоната;
• черная краска для металла, кисть (валик);
• рулонный (листовой) утеплитель: минвата, пенопласт, пенополистирол;
• труба для теплообменника (нержавейка, пластик либо медь);
• трубы для соединения с баком (металлопластик, пластик);
• выпускная и приемная трубы;
• соединительные муфты;
• степлер для фиксации;
• шуруповерт, дрель;
• саморезы;
• хомуты;
• клей.

Все заготовки из дерева предварительно обрабатывают противопожарными пропитками и антисептиками. Поликарбонат покупают тот, что не имеет защитного слоя от ультрафиолета. До изготовления оборудования надо определиться с его размерами. Так как мастер волен выбрать любые, ему и решать. Обычно ширина конструкции составляет от 400 до 800 мм, высота — 30-60 мм, а ее длина — 600-2000 мм. Сама операция состоит из трех этапов: сборки корпуса, подготовки конструкции и монтажа солнечного коллектора.

Корпус гелиоколлектора

Сначала из фанеры вырезают прямоугольник, к которому будут присоединять стенки и начинку устройства.

1. Доски разрезают на заготовки, которые крепят саморезами к фанере, шаг больше зависит от размеров, обычно он составляет 250-300 м.
2. Внутри коробки степлером монтируют утеплитель, длина скоб — как минимум 10 мм. Сверху на него укладывают фольгу.
3. Если используют металлический лист, то его поверхность заранее покрывают черной матовой краской.

На торец досок коробки наклеивают уплотнитель. После высыхания краски переходят к следующему этапу.

Монтаж коллектора

Перед тем как установить радиатор, его также покрывают черной краской. К задней стенке его крепят стальными хомутами и саморезами, оставляя зазор около 20 мм. Для этого используют прокладки. Входную и выходную трубу выводят из корпуса, используя металлопластиковые изделия.

После сборки водонагревателя на лицевую стенку крепят поликарбонат. Чтобы компенсировать тепловое расширение, отверстия под крепеж делают больше его диаметра на миллиметр или полтора. Если используют стекло, то корпус устройства можно законопатить, изолировать уплотнителем или воспользоваться силиконовым герметиком. Когда герметичность не так важна, этот шаг пропускают.

Выбор места

Только корректная установка способна обеспечить эффективную работу прибора.

1. Место монтажа (южное направление) на протяжении всего светового дня должно находиться под прямыми солнечными лучами, затемнение недопустимо.
2. Плоскость гелиоколлектора обязана быть перпендикулярной направлению солнечных лучей. В летний период для определения угла наклона к широте местности прибавляют 15°. В зимний от нее отнимают те же 15°.

Зимой и весной, когда Солнце «путешествует» по небосводу низко, возможна вертикальная установка.

Емкость для воды

Чтобы организовать отопление с использованием солнечной энергии, понадобится накопительный бак. В этом качестве можно использовать электрический бойлер, который не работает, газовые баллоны либо бочки, предназначенные для пищевых продуктов. При выборе емкости надо помнить, что сосуд должен выдерживать давление в несколько атмосфер.

В емкости делают несколько отверстий: для ввода и забора воды, для входа/выхода теплообменника. Эту спираль чаще изготавливают из надежной нержавеющей стали. Коллектор соединяют с баком. Чтобы избежать потерь тепла, трубы дополнительно изолируют, поэтому максимально короткий путь между элементами системы предпочтителен.

Есть и более простой ответ на вопрос, как нагреть воду солнцем. Хозяева дач чаще используют бочки большого объема. Их красят в черный цвет и устанавливают на крышах зданий. Этот вариант идеально подойдет для душевых кабинок.

Тому, кто задумывается о более серьезной системе, требующей некоторых вложений, может оказаться полезным это видео:

Накопительная гелиосистема своими руками

При наличии необходимого оборудования, материалов вполне под силу сделать накопительный нагреватель воды самостоятельно. Как правило, такие устройства широко используются на дачах в летний период для обустройства летнего душа. При должной доработке их можно трансформировать до уровня полноценной гелиосистемы, обеспечивающей дом отоплением, горячим водоснабжением.

Материалы:

• емкость большого объема, либо несколько поменьше. Главное, чтобы общий объем жидкости был достаточным для обеспечения нужд;
• металлопластиковый трубопровод;
• запорная арматура;
• металлокаркас для монтажа системы.

Изготовление:

1. В нижней части емкости просверливается отверстие строго по внешнему диаметру металлопластиковой (или любой другой) трубы.
2. Бак соединяется с трубой, место соединения надежно герметизируется.
3. Вверху прорезается проем для заполнения резервуара водой.
4. Для контроля за наполнением можно установить датчик, либо простую поплавковую систему.
5. Предусмотреть выход для воздуха, вытесняемого водой при нагревании.
6. Окрасить баки черным цветом для быстрого прогревания воды.
7. Сделать металлический каркас для крепления емкостей. Часто устройство размещают повыше, например, на кровле строения.
8. Подвести трубопровод непосредственно к месту использования.

Данное устройство можно использовать для летного душа, в жаркую погоду будет довольно быстро прогревать воду до комфортной температуры.

Обзор конструкции, размера и ориентации коллектора

Самодельный солнечный водонагреватель основан на трубах из сшитого полиэтилена (PEX) или металлополимера (PEX-AL-PEX), по которым циркулирует жидкий теплоноситель, снимающий тепло с алюминиевого абсорбера. Труба эластичная, выложена зигзагообразно от входного отверстия к выпускному.

Алюминиевый абсорбер герметично наложен на трубу с помощью термостойкого силикона для улучшения термической связи.

Опционально используется листовой алюминий под PEX, для обеспечения дополнительной площади теплопередачи. Подробнее про оребрение алюминием читайте здесь.

Насос качает воду из нижней части бака через коллектор, вода нагревается и возвращается в бак. Поступающая водопроводная вода проходит через змеевик, погруженный в резервуар (так осуществляется резервный нагрев). Змеевик погружен в резервуар для аккумуляции тепла. Этот теплообменник подогревает воду для последующего нагрева электрическим водонагревателем (при необходимости). В самом теплообменнике достаточно горячей воды для 15-тиминутного душа — после того, как вода заканчивается, змеевик забирает тепло из бака. Изоляцию бака для технического обслуживания обеспечивают три клапана. Контроллер включает насос, когда вода в коллекторе горячее воды в баке.

Данный прототип имеет площадь больше, чем стандартные заводские системы. Этим покрывается потеря производительности из-за используемых материалов (в американских коллекторах медная труба имеет медное оребрение, это очень круто, но и очень дорого) и в холода.

Коллектор устанавливается под углом, чтобы улучшить производительность зимой и уменьшить летний перегрев.

Система построена так, что в летнее время ее эффективность будет почти 100%, но около 50% в зимнее время. 75% за год соответственно.

Детали конструкции:

• Рама из пиломатериалов.
• Гофрированный поликарбонат SunTuf.
• Основа абсорбера из фанеры или ОСБ.
• Теплоизоляция жесткая Atlas R-Board.
• Листовой алюминий для оребрения труб.
• PEX-AL-PEX или PEX трубы.
• Термостойкий силикон.
• Термостойкая краска.
• Расходный материал (скобы, волнистый профиль под поликарбонат, винты и тд.)
• Насос, контроллер.
• Фанера и лист этилен-пропиленового каучука для бака.
• Резервуар, теплообменник и водопровод коллектора

Резервуар представляет собой теплоизолированный фанерный ящик, с «бассейном» из этилен-пропиленового каучука. Бак не опрессован, крышка фиксируется зажимами (но автор говорит, что пар не выходит и в подвале сухо). Вода в баке используется исключительно для сохранения тепла. Антифризом пользоваться для этой цели не принято, только чистая вода.

Тепло от воды в резервуаре передается большому мотку PEX трубы. Холодная вода проходит по погруженному мотку и забирает температуру от воды в резервуаре.

Труба сама по себе достаточно вместительна для нужд одного человека на 15 минут. Большинство систем с обратным дренажем (drainback systems) имеют сливной бак, который снимает тепло с коллектора и имеют герметичный бак с резервным подогревом. Данная же конфигурация объединяет две эти функции в одном резервуаре при значительном снижении затрат. Подробный материал про изготовление такого резервуара читайте здесь.

Санитарно-техническая часть солнечного коллектора состоит из водопровода, идущего от погружного насоса к нижней части коллектора и водопровода позади верхней части коллектора к верхней части бака.

Для проникновения нагретой солнцем воды в систему горячего водоснабжения дома, вы перекрываете трубу холодной воды, которая сейчас идет в имеющийся резервуар для горячей воды. Вы запускаете линию с каждого конца трубы с холодной водой к каждому концу мотка теплообменника в резервуаре.